JPH06510127A - 送信／受信モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 送信／受信モジュール 本発明は請求の範囲第１項の上位概念による、高周波電力増幅器を含む送信経路 と、低ノイズ受信増幅器を含む受信経路と、送信経路から受信経路への切り換え が可能である送信／受信切換器とから少な（ともなる、高周波領域用の送信／受 信モジュールに関する。

高周波技術、例えばレーダー技術の多くの適用例においては、選択的に１つの送 信経路（通常は１つまたは複数の高周波（ＨＦ）電力増幅器を含む）または高感 度受信経路を１つの共通の送信／受信路、例えばレーダーアンテナに結合するこ とが必要である。そのために送信／受信スイッチ（Ｓ／Ｅ切換器またはデブレク サとも称される）が使用される。

レーダー技術ではそのために多種多様のサーキュレータが使用される。このサー キュレータは欠点として機械的に弱く、特に大きな加速度、例えば衝撃またはシ ョックに弱く、その他に種々の不十分な小さい温度動作領域しか有しない。サー キュレータの容積は比較的大きく、そのため種々１こ要求される小型で軽量な構 成が、例えば集積回路構成の枠内では不可能である。

レーダー装置が例えば円偏波ビームを送信および／または送信すべき場合、２つ のサーキュレータが必要であることも欠点である。その他にこれら２つのサーキ ュレータは、障害となる磁気結合を相互に回避するため相互にできるだけ離して 配置しなければならない。

さらにサーキュレータは高価な構成素子であり、そのためその使用には特に位相 制御アンテナ（整相列アンテナ）においてコストが高くなる欠点がある。

これに対して選択的にいわゆるＳ　ＰＤＴスイッチ（Ｓｉｎｇｌｅ　ｐｏｌｅ　 ｄｏｕｂｌｅ　ｔｈｒ。

ｕｇｈ）を使用することができる。この５ＰＤＴスイツチの欠点は約ＩＷまでの 小さな送信出力にしか使用することができないことと、その他に例えば放射器要 素により受信される許容されない反射された高い高周波出力に対する保護が不可 能なことである。

従って本発明の課題は、中程度から高い送信出力の使用に適し、機械的に頑強で あり、かさが小さく、安価に１つの（回路支持）基板に集積することのできる送 信／受信モジュールを提供することである。

この課題は本発明により、送信／受信切換器は３ｄＢ方向性結合器として構成さ れており、該方向性結合器の減結合されたゲートに受信経路が接続されており、 送信経路は少なくとも２つの高周波電力増幅器を有し、該２つの高周波電力増幅 器は送信／受信切換器とともにバランス型増幅器を形成しており、高周波電力増 幅器の各出力側には高周波スイッチが配置されており、該高周波スイッチにより 高周波出力側は短絡され、切換手段が設けられており、当該切換手段により選択 的に送信経路または受信経路が動作準備状態に切り換え可能であり、高周波スイ ッチは切換手段と結合されている構成にしたがって解決される。有利な構成およ び実施例は従属請求項に示されている。

本発明の第１の利点は、既に実証された安価な高周波構成素子を使用することが できることであり、そのため安価で信頼性の高い工業的製造が可能であることで ある。

第２の利点は、品質が高く安定した送信／受信特性が大きな動作温度領域、例え ば−５５６Ｃから＋１２０°Ｃで得られることである。

第３の利点は、例えば１２Ｗまでの送信出力の粗心／受信モジュールを１つの支 持基板、例えばセラミック基板に小さく安価に集積できることであり、これによ り例えば数千までの個別の位相制御放射器を含むことのできる群アンテナを安価 に、機械的に頑強にそして軽量に製造することができることである。

第４の利点は、装置構成をほとんどブレーナ回路技術で実施し得ることである。

本発明を以下実施例に基づき、図面を参照して詳細に説明する。

図１から図３は、実施例を説明するためのブロック回路図である。

実施例は特に、レーダー装置に対する多機能アクティブ型位相制御アンテナ群で の適用に関連する。このレーダー装置は５〜６ＧＨ２ないし９．５〜１０．５Ｇ Ｈｚの周波数領域で動作し、個別の放射器はＩＯＷまでの送信出力を存すること ができる。

図１の実施例は以下からなる送信／受信モジュールを示す。

−１つの共通の放射器経路 一重要な構成部材・第２の方向性結合器ＲＫ２と高周波スイッチＤｉ、Ｄ２を有 する送信／受信スイッチ−高周波駆動増幅器Ａ３．第１の方向性結合器ＲＫＩ並 びに高周波電力増幅器Ａ４．Ａ５からなる送信経路−振幅制限器ＬＩＭ並びに低 ノイズ増幅器Ａｌからなる受信経路 一送信／受信スイッチＳＷＩ、ＳＷ２とこれらスイッチの間に配置された、位相 調整器ＰＳ、前置増幅器Ａ２および振幅調整器ＡＳ（振幅減衰器）の直列回路と からなる１つの共通の制御経路。

送信の場合（送信モード）、送信入力側ＴＸに印加された高周波送信信号、例え ば５〜６ＧＨｚ信号は、第１のＳ／ＥスイッチＳＷ１．制御経路ＰＳ、Ａ２゜Ａ ３および第２のＳ／ＥスイッチＳＷ２を介して高周波駆動増幅器Ａ３に供給され る。高周波駆動増幅器Ａ３は例えば３Ｗの高周波電力を有する。この増幅器の出 力信号は第１の方向性結合器ＲＫＩに供給される。

この方向性結合器はいわゆる３ｄＢ方向性結合器であす、これによりゲートＴＩ Ｏに到来する高周波電力を１１の比で２つのゲー）−ＴｌｌとＴ１２に分波する このような９０度方向性結合器、例えばいわゆるＬａｅｎｇｓｅｉｔｅｎ方向性 結合器またはＬａｎｇカブラの方向性特性は、結合される線路の距離により方向 性結合器ゲートの減結合の際に調整することができる。このような方向性結合器 の製造が最適でないため場合により生じる寄生信号は高周波ザンブ、例えばオー ム抵抗を用いて熱エネルギーに変換される。ゲートＴｌ　ｌ、Ｔ１２に印加され る高周波出力信号は同じ高周波信号振幅（３ｄＢカブラ）を有しているが、位相 は９０６相互にずれている。これらの信号の各々は高周波電力増幅器Ａ４．Ａ５ で増幅される。その際これらの信号は例えば６Ｗの最大高周波出力電力を有する 。

高周波電力増幅器Ａ４．Ａ５の高周波出力信号は第２の３ｄＢ方向性結合器ＲＫ ２に供給される。この第２の方向性結合器ＲＫ２は第１の３ｄＢ方向性結合器Ｒ Ｋｌと同じ構成を有する。信号はそこで結合され、ゲ−１−Ｔ２０を介して送信 ／受信アンテナ、例えば導波管放射器に供給される。３ｄＢ方向性結合器ＲＫＩ 。

ＲＫ２と高周波電力増幅器からなる構成は、有利にはいわゆるバランス型増幅器 として構成され、その際２つの高周波電力増幅器Ａ４．Ａ５は同じ増幅度と同じ 位相特性を有する。

受信モードでは放射器ｓＴで受信された高周波受信信号が第２の方向性結合器Ｒ Ｋ２のゲー１−Ｔ２０に供給され、ゲートＴ２３にて再び出力結合される。これ については後でさらに詳細に説明する。次に高周波受信信号は振幅制限器ＬＩＭ （これは例えば後置接続された低ノイズ増幅器ＡＩと送信経路を破壊および過励 振から保護する）、増幅器ＡＩ、第１のＳ／ＥスイッチＳＷ１、制御経路および 第２のＳ／Ｅスイッチｓｗ２を介して受信出力側Ｒｘに達する。

送信モードから受信モードへ切り換えるために２つの高周波スイッチＤＩ、Ｄ２ が必要である。これらのスイッチは有利には高周波半導体ダイオードとして構成 されている。これら高周波スイッチＤＩ、Ｄ２のそれぞれ１つは高周波電力増幅 器Ａ４．Ａ５の出力側と接続されている。これによりこれらの出力側を選択的に 高周波アースに接続することができる。その結果、第２の方向性結合器ＲＫ２の ゲー１−Ｔ２１．Ｔ２２においても高周波短絡が得られる。この切換は切換手段 ＴＥ、ＴＳにより行われる。これらの切換手段は例えば２つの切り換え可能な直 流電圧源および２つのインダクタンスＬである。これらは高周波電力の不所望の １洩を回避する。

送信モードでは増幅器Ａ３．Ａ４．Ａ５が投入接続される。これは例えば、それ らの供給電圧を切換手段ＴＳ、例えば切換電圧を用いて投入接続することによす 行われる。同時に別の切換手段ＴＥ、例えば（高周波アースＭを基準にして）Ｏ Ｖまたは低い負の直流電圧を介して低ノイズ増幅器ＡＩが遮断され（これにより 保護される）、高周波スイッチＤｉ、Ｄ２がオーブニ・状態へ切り換えられる。

すなわち、これらのスイッチは高い高周波インピーダンスを有する（設定可能な 高周波アイドル）。図示の高周波半導体ダイオードは遮断される。ゲー１−Ｔ２ １．Ｔ２２には高周波短絡は存在しない。従って高周波送信信号を既に説明した ように放射器ＳＴを介して送信することができる。その際インダクタンスしによ り高周波電力の障害となる漏洩が回避される。

受信モードでは例えば電力増幅器Ａ４．Ａ５の出力信号が遮断され、有利には駆 動増幅器Ａ３の出力信号の遮断される。これは切換手段ＴＳにより行われる。

別の切換手段ＴＥ、例えば高周波アースＭを基準にして正の直流電圧により低ノ イズ増幅器Ａ１が投入接続され、高周波スイッチＤＩ、Ｄ２がクローズ状態へ切 り換えられる。すなわちこれらのスイッチは低い高周波インピーダンスを有し、 従って正確に定めることのできる高周波短絡を形成する。従ってこの高周波短絡 は有利には電力増幅器Ａ４．Ａ５の出力インピーダンスには依存せず、増幅器の 場合により不確定の高周波特性は遮断状態である。今度はアンテナとして作用す る放射器ＳＴにより受信された高周波受信信号は次にゲートＴ２０を介して第２ の方向性結合器ＲＫ２に達する。そこではこの信号がゲートＴ２１とＴ２２にｌ ｌで分波される。というのはゲートＴ２３は３ｄＢカブラの減結合されたゲート だからである。同じ振幅を有し、相互に９０°位相のずれた２つの信号成分は閉 じた高周波スイッチＤＩ、Ｄ２に達する。これらのスイッチは高周波短絡を形成 する。そこにおいて２つの高周波信号の全反射（ｒ＝−１）が行われる。高周波 信号は次に第２の方向性結合器ＲＫ２に戻り、そこで構造的に次のように重畳さ れる。すなわち、実質的に完全な出力結合がゲートＴ２３（受信経路）において なされるように重畳される。ゲートＴ２０では破壊的信号重畳（信号消去）が行 われる。それにより受信信号が有利には再び放射器ＳＴを介して送信され得るこ とはない。

切換手段ＴＥ、ＴＳによりＳ／ＥスイッチＳＷＩ。

ＳＷ２も操作されると有利である。それによりこれらのスイッチも選択された送 信モードまたは受信モードに切り換えられる。

図２は別の実施例を示す。この実施例は図１の実施例と、１つの共通の送信／受 信端子Ｔ　ｘ　／　Ｒｘ　Ｌか有しない点で異なる。この端子に共通の制御経路 が接続されており、制御経路はこの場合単に、振幅調整器Ａ５と移相器ＰＳから なる。また１つの送信／受信スイッチＳＷＩが必要なだけである。

図１または図２の実施例では付加的に、共通の放射経路に図３に相応して第３の 方向性結合器を放射器ＳＴと第２の方向性結合器ＲＫ２との間に配置することが できる。この第３の方向性結合器ＲＫ３　（有利にはいわゆる３０ｄＢカブラと して構成される）は送信／受信モードの検査および／または較正に用いる。第３ の方向性結合器ＲＫ３ではそのゲートＴ３０が放射器ＳＴに結合しており、ゲー ）−Ｔａ２は（第２の方向性結合器ＲＫ２の）ゲートＴ２０に、ゲートＴ３２は 高周波ザンブ（オーム抵抗）に接続されている。ゲートＴ３３では高周波検査お よび／または較正信号を入力および／または出力結合することができる。

本発明は前記の実施例に制限されるものではなく、相応にさらに適用することが できる。例えば、第３の方向性結合器ＲＫ３に４０ｄＢカブラまたは２０ｄＢカ ブラを使用することができる。

国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．高周波電力増幅器を含む送信経路と、低ノイズ受信増幅器を含む受信経路と 、送信経路から受信経路への切り換えが可能である送信／受信切換器とから少な くともなる、高周波領域用の送信／受信モジュールにおいて、送信／受信切換器 （ＲＫ２，Ｄ１，Ｄ２）は３ｄＢ方向性結合器として構成されており、該方向性 結合器の減結合されたゲートに受信経路（ＬＩＭ，Ａｌ）が接続されており、 送信経路は少なくとも２つの高周波電力増幅器（Ａ４，Ａ５）を有し、 該２つの高周波電力増幅器は送信／受信切換器（ＲＫ２）とともにバランス型増 幅器を形成しており、 高周波電力増幅器（Ａ４，Ａ５）の各出力側には高周波スイッチ（Ｄ１，Ｄ２） が配置されており、該高周波スイッチにより高周波出力側は短絡され切換手段（ ＴＥ，ＴＳ）が設けられており、当該切換手段により選択的に送信経路または受 信経路が動作準備状態に切り換え可能であり、 高周波スイッチ（Ｄ１，Ｄ２）は切換手段（ＴＥ，ＴＳ）と結合されていること を特徴とする送信／受信モジュール。
2. ２．高周波スイッチ（Ｄ１，Ｄ２）の少なくとも１つは半導体ダイオードとして 構成されている請求の範圏第１項記載の送信／受信モジュール。
3. ３．高周波スイッチ（Ｄ１，Ｄ２）の制御端子には少なくとも１つのインダクタ ンス（Ｌ）が結合されており、 該インダクタンスにより高周波電力の漏洩が回避される請求の範囲第１項または 第２項記載の送信／受信モジュール。
4. ４．プレーナ形回路構成が備えられており、該回路構成では高周波電力増幅器（ Ａ４，Ａ５）の少なくとも１つの高周波出力線路がストリップ線路として構成さ れており、前記回路構成は前記ストリップ線路に隣接して少なくとも１つのスリ ットを有し、該スリットに半導体ダイオードとして構成された高周波スイッチ（ Ｄ１，Ｄ２）が配置されている請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項 記載の送信／受信モジュール。
5. ５．送信／受信切換器（ＲＫ２，Ｄ１，Ｄ２）と当該切換器に結合可能な放射器 （ＳＴ）との間に第３の方向性結合器（ＲＫ３）が配置されている請求の範囲第 １項から第４項までのいずれか１項記載の送信／受信モジュール。
6. ６．第３の方向性結合器（ＲＫ３）は３０ｄＢ方向性結合器として構成されてお り、当該第３の方向性結合器を介して検査および／または較正信号が入力および ／または出力結合可能である請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記 載の送信／受信モジュール。
7. ７．方向性結合器（ＲＫ１，ＲＫ２，ＲＫ３）の少なくとも１つはストリップ線 路技術で構成されている請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項記載の 送信／受信モジュール。
8. ８．レーダー装置に使用する請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項記 載の送信／受信モジュール。